JP2006092424A - 軌道追従制御方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 目標軌道上の目標位置に対する前記移動体の前後方向のずれ量xeと前記移動体の横方向のずれ量yeとをそれぞれ求めると共に、前記目標軌道上での目標姿勢に対する前記移動体の向きずれ角φeをそれぞれ求め、上記向きのずれ角φeに応じて前記移動体の目標移動速度ud,γdと前記ずれ量xe,yeとから前記移動体に対する前後方向速度指令値ur、横方向速度指令値νr、および旋回速度指令値γrをそれぞれ計算する。そしてこれらの各速度指令値ur,νr,γrに従って前記移動体の進行速度、横行速度、および旋回速度をそれぞれ制御する。
【選択図】 図2
Description
<a> 前記目標軌道上の目標位置に対する前記移動体の前後方向のずれ量xeと前記移動体の横方向のずれ量yeとをそれぞれ求めると共に、前記目標軌道上での目標姿勢に対する前記移動体の向きずれ角φeをそれぞれ求め、
<b> 上記向きのずれ角φeに応じて前記移動体の目標移動速度ud,γdと前記ずれ量xe,yeとから前記移動体に対する前後方向速度指令値ur、横方向速度指令値νr、および旋回速度指令値γrをそれぞれ計算し、
<c> これらの各速度指令値ur,νr,γrに従って前記移動体の進行速度、横行速度、および旋回速度をそれぞれ制御することを特徴としている。
<A> 目標軌道上の目標位置に対する移動体の前後方向のずれ量xeと前記移動体の横方向のずれ量yeとをそれぞれ求めると共に、前記目標軌道上での目標姿勢に対する前記移動体の向きのずれ角φeをそれぞれ求めるセンシング手段と、
<B> 上記向き角のずれ量φeに応じて前記移動体の目標移動速度ud,γdと前記ずれ量xe,yeとから前記移動体に対する前後方向速度指令値ur、横方向速度指令値νr、および旋回速度指令値γrをそれぞれ計算するマイクロコンピュータ等の演算手段と、
<C> これらの各速度指令値ur,νr,γrに従って前記移動体の挙動を制御するアクチュエータ等を駆動して前記移動体の進行速度、横行速度、および旋回速度をそれぞれ制御する移動制御手段と
を備えたことを特徴としている。
ur=udcosφe+Kxxe
νr=νd+Kyudye
γr=γd+Kpudsinφe
但し、Kx,Ky,Kpはそれぞれ正の制御ゲイン
として求めるように構成される。
ur=udcosφe+Kxxe
νr=νd+Kyudye
γr=γd+Kpudsinφe
として求めることで、向きのずれ角φeに応じて非線形の制御を行うことになるので、例えば向きのずれ角φeが大きくても目標軌道から離れる方向への移動をなくすことができる。換言すれば向きのずれ角φeが大きいにも拘わらずその速度を高くした場合、移動体が目標軌道から離れる虞があるが、上述した制御によればずれ角角φeを加味して横行速度と旋回速度とを決定するので、その挙動を適正化して目標軌道からのずれを抑制することが可能となる。また前述した各指令値ur,νr,γrを、目標進行速度udに応じて決定される補正量を加味してそれぞれ求めるので、例えば低速走行時における不本意な横行運動や旋回運動を防ぐことができる。従って目標軌道に対する追従性を高めることができる等の効果が奏せられる。つまり無駄な操舵制御を減らすことができ、その制御負担も軽減することができ、更には外乱の影響を軽減することができる等の効果が奏せられる。
図1はこの実施形態に係る軌道追従制御方法の基本的な制御原理を示すもので、Lは予め設定された目標軌道、Mは上記目標軌道Lに追従して移動制御される移動体である。目標軌道Lは、例えば港湾の敷地内の予め設定された経路に沿って複数の磁性素子を敷設する等して規定された走行ラインからなり、移動体Mは上記走行ラインLに沿って走行駆動される無人搬送車からなる。この無人搬送車(移動体)Mの上記走行ライン(目標軌道)Lに沿った走行(移動)は、基本的には無人搬送車(移動体)Mの現在位置と走行ライン(目標軌道)L上での目標位置とのずれに応じて該無人搬送車(移動体)Mの走行速度を制御すると共に、その操舵角を制御して行われる。
ちなみにこのようなずれ量(xe,ye,φe)に基づいてそのずれを補正し、これによって目標軌道Lに対する追従制御を行う手法については、前述した非特許文献1に詳しく紹介される通りである。具体的には、例えば
ur=udcosφe+Krxe
γr=γd+Kyudye+Kpudsinφe
但し、Kx,Ky,Kpはそれぞれ正の制御ゲイン
として、上記ずれを補正するための前記移動体Mの進行指令速度urと旋回指令速度γrとを求めて移動体Mの移動を制御すれば、目標軌道Lに対する追従制御を行うことが可能となる。即ち、所定の進行速度の下で移動体Mの旋回運動により左右方向のずれを補正しながら、その向きのずれを補正すれば良い。しかしこの場合、左右方向のずれyeと向きのずれφeとをどのような関係で補正するかが問題となり、一般にその制御ゲインKy,Kpを最適設定することは困難である。
ur=udcosφe+Kxxe …(1)
νr=νd+Kyudye …(2)
γr=γd+Kpudsinφe …(3)
としてそれぞれ求めるようにしている[処理B]。
B 指令値演算手段
C 移動制御手段
Claims (6)
- 目標軌道に追従させて移動体の移動を制御するに際し、
前記目標軌道上の目標位置に対する前記移動体の前後方向のずれ量xeと前記移動体の横方向のずれ量yeとをそれぞれ求めると共に、前記目標軌道上での目標姿勢に対する前記移動体の向きずれ角φeをそれぞれ求め、
上記向きのずれ角φeに応じて前記移動体の目標移動速度ud,γdと前記ずれ量xe,yeとに従って前記移動体に対する前後方向速度指令値ur、横方向速度指令値νr、および旋回速度指令値γrをそれぞれ計算し、
これらの各速度指令値ur,νr,γrに従って前記移動体の進行速度、横行速度、および旋回速度をそれぞれ制御することを特徴とする軌道追従制御方法。 - 前記目標軌道上での目標姿勢は、前記目標位置における前記目標軌道の接線方向として求められるものであって、
前記目標位置および目標姿勢に対するずれ量は、前記移動体に搭載したセンサにより前記目標軌道までの距離を計測して、或いは予め記憶した目標位置の絶対座標(xd,yd,φd)と前記移動体の絶対位置x,yとその姿勢φとから計算して求められるものである請求項1に記載の軌道追従制御方法。 - 前記移動体は2次元平面内を移動するものであって、
前記横方向のずれ量yeは前記目標軌道に対する前記移動体の左右方向の偏差として求められ、前記移動体の向き角のずれ量φeは前記目標軌道の接線方向に対する前記移動体のヨー角として求められるものである請求項1に記載の軌道追従制御方法。 - 前記移動体は3次元空間を移動するものであって、
前記横方向のずれ量yeは前記目標軌道に対する前記移動体の左右方向および上下方向の偏差としてそれぞれ求められ、前記移動体の向き角のずれ量φeは前記目標軌道の接線方向に対する前記移動体の前後方向のヨー角、ピッチ角およびロール角としてそれぞれ求められるものである請求項1に記載の軌道追従制御方法。 - 移動体に搭載され、予め設定した目標軌道に追従させて該移動体の移動を制御する軌道追従制御装置であって、
前記目標軌道上の目標位置に対する前記移動体の前後方向のずれ量xeおよび横方向のずれ量yeをそれぞれ求めると共に、前記目標軌道上での目標姿勢に対する前記移動体の向きのずれ角φeをそれぞれ求めるセンシング手段と、
上記向きのずれ角φeに応じて前記移動体の目標移動速度ud,γdと前記ずれ量xe,yeとから前記移動体に対する前後方向速度指令値ur、横方向速度指令値νr、および旋回速度指令値γrをそれぞれ計算する演算手段と、
これらの各速度指令値ur,νr,γrに従って前記移動体の進行速度、横行速度、および旋回速度をそれぞれ制御する移動制御手段と
を具備したことを特徴とする軌道追従制御装置。 - 前記演算手段は、前記移動体の進行目標速度をud、横行目標速度をνd、および旋回目標速度をγdとして、前記移動体に対する前後方向速度指令値ur、横方向速度指令値νr、および旋回速度指令値γrを
ur=udcosφe+Kxxe
νr=νd+Kyudye
γr=γd+Kpudsinφe
但し、Kx,Ky,Kpはそれぞれ正の制御ゲイン
として求めるものである請求項5に記載の軌道追従制御装置。
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